Oberflächentechnik

Laserpolieren und mit dem Laser entgraten

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Mitdem Laserentgraten und -polieren befassen sich Experten am Fraunhofer ILT. Die Verfahren eignen sich für viele metallische Werkstoffe und sind auch für die Medizintechnik interessant (Bild: © Fraunhofer ILT, Aachen)
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Metall bis hin zum Reintitan lässt sich gut mit einem Laser entgraten und polieren. Hochentwickelte Laserverfahren eignen sich besonders für tribologisch beanspruchte Oberflächen, Dichtflächen und Blechkanten. Das macht das Verfahren für die Medizintechnik interessant.

In der Bearbeitung von Metall gewinnen die Themen Entgraten und Polieren an Bedeutung. Besonders bei Funktionsoberflächen und anspruchsvollen Entgrat-Aufgaben spielen laserbasierte Entgrat- und Polierprozesse ihre Vorteile aus.

Noch ist das Laserpolieren in der industriellen Fertigung ein Exot. Aber erste Applikationen sind technisch und wirtschaftlich erfolgreich umgesetzt. Allgemein ist die Resonanz auf das Laserpolieren laut Dr. Edgar Willenborg, Leiter der Gruppe Laserpolieren am Aachener Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, aufgrund der starken Nachfrage nach neuen Polierverfahren groß. Vorteilhaft sei zudem, dass sich das Verfahren beim Bearbeiten von kleineren Bauteilen leicht in bestehende Fertigungslinien integrieren lasse.

Verschiedene Laser werden zum Polieren und Entgraten eingesetzt

Für das Polieren metallischer Oberflächen kommen grundsätzlich sowohl kontinuierliche als auch gepulste Laser zum Einsatz. Beim Bearbeiten etwa von geschliffenen Oberflächen mit geringer Rauheit finden gepulste Laser mit Pulsdauern von einigen 100 ns und einer Umschmelztiefe von einigen Mikrometern Verwendung. Bei gefrästen oder erodierten und somit raueren Oberflächen eignen sich wiederum die kontinuierlichen Laser, die eine Umschmelztiefe von bis zu 100 μm erreichen.

Das Fraunhofer ILT in Aachen arbeitet beispielsweise am Laserentgraten von Blechen. Hier haben sich kontinuierliche Laser bewährt, weil sie zuverlässig und schnell – teilweise mit mehreren Metern pro Minute – Grate und Kanten entfernen, die in Abhängigkeit von den Anforderungen formgebend umgeschmolzen werden. Dank des Aufschmelzens lässt sich eine definierte Formgebung, zum Beispiel eine gleichmäßige Verrundung, erreichen.

Tribologisch beanspruchte Flächen mit dem Laser polieren

Für das Polieren von Metalloberflächen benötigt ein Laser je nach Anwendung und Laserleistung zwischen 1 und 60 s/cm². „Interessante Anwendungen finden sich im Automobil- und Maschinenbau, der Feinmechanik und der Medizintechnik“, sagt Willenborg. „Das Laserpolieren eignet sich besonders für tribologisch beanspruchte Oberflächen, für Dichtflächen und teilweise auch für Stellen, die mit klassischen Verfahren nur schwer zugänglich sind.“ Für das Verfahren spreche außerdem, dass es sich für viele verschiedene Werkstoffe wie Stähle, einige Gusslegierungen, Nickel-, Titan- und Cobalt/Chrom-Legierungen bis hin zu Reintitan eignet.

3D-Bauteile aus Metall mit dem Laser polieren

Darüber hinaus lassen sich auch komplexe dreidimensionale Bauteile mit dem Laser bearbeiten. Dr. Willenborg: „Das Laserpolieren adressiert in erster Linie mittlere Qualitäten – zum Beispiel für technische Funktionalität mit einem hohen Automatisierungsgrad.“ Wenn es dagegen um Spiegel-Hochglanzflächen gehe, sei das Laserpolieren oft nicht geeignet.

Weitere Details zum Laserentgraten und -polieren präsentieren Dr. Willenborg und sein Team vom 8. bis zum 10. Oktober in Karlsruhe im Forschungspavillion der Deburring Expo, in Halle 1 an Stand 319.

Kontakt:
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
www.ilt.fraunhofer.de

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